Особености сорбции фосфатов гидратированными оксидами элементов III и IV групп

Методами співосадження з водних розчинів синтезовано бінарні суміші, які містять гідратовані оксиди титану, алюмінію, лантану та церію з різним співвідношенням компонентів. Фізико-хімічні властивості були охарактеризовані із залученням рентгенівської дифрактометрії, скануючої електронної мікроскопії, ІЧ-спектроскопії, порометрії і потенціометричного титрування. Вивчено сорбційну активність бінарних сумішей відносно фосфат-йонів. Синтезовані суміші характеризуються мезопористою структурою з розміром пор 1-3,2 нм та питомою поверхнею 242-432 м²/г. З використанням ІЧ-спектроскопії знайдено, що механізм вилучення фосфатів лантанвмісними матеріалами з водних розчинів протікає як аніонообмінний процес за участі гідроксильних груп. Відповідно до даних потенціометричного титрування, досліджені бінарні системи є амфолітами. Найбільшу об’ємну ємність має система Al(OH)₃-La(OH)₃, у якій кількість здатних до обміну протонів становить близько 9 ммоль/г у кислому та 6 ммоль/г у лужному середовищах. Максимальне значення сорбційної ємності відносно фосфат-йонів становить 522,5 мг/г (при pH ≈ 2,5) для системи Al(OH)₃-La(OH)₃ та 294,5 мг/г (при pH ≈ 9) для системи Al(OH)₃-Ce(OH)₄.Binary mixtures containing hydrous oxides of titanium, aluminum, lanthanum, and cerium with various ratio of ingredients have been synthesized by means of co-precipitation method from water solutions. The physical and chemical properties of the target materials have been characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, IR spectroscopy, porosity studies and pH titration. The sorption affinity of binary mixtures towards phosphate ions has been studied. The synthesized binary mixtures have a mezoporous structure with the pore size of 1-3,2 nm and the specific surface area of 242-432 m²/g. IR spectroscopy has shown that a mechanism of removal of phosphates with water solution by lanthanum containing materials is caused by the anion exchange process with participation of hydroxyl groups. pH titration has shown that binary mixtures are ampholytes. The mixture of Al(OH)₃-La(OH)₃ has the maximal exchange capacity of 9 mmol/g in acidic media and 6 mmol/g in alkaline media. Maximal exchange capacities towards phosphate ions are 522,5 mg/g (pH ≈ 2,5) for Al(OH)₃-La(OH)₃ and 294,5 mg/g (pH ≈ 9) for Al(OH)₃-Ce(OH)₄.Методами соосаждения из водных растворов синтезированы бинарные смеси, содержащие гидратированные оксиды титана, алюминия, лантана и церия с различным соотношением компонентов. Физико-химические свойства охарактеризованы с помощью рентгеноскопии, сканирующей электронной микроскопии, ИК-спектроскопии, порометрии и методами потенциометрического титрования. Изучена сорбционная активность бинарных смесей по отношению к фосфат-ионам. Синтезированные смеси характеризуются мезопористой структурой с размерами пор 1-3,2 нм и удельной поверхностью 242-432 м²/г. С использованием ИК-спектроскопии найдено, что механизм извлечения фосфатов лантансодержащими материалами из водных растворов обусловлен анионным обменом с участием гидроксильных групп. Согласно данным потенциометрического титрования, исследованные бинарные системы являются амфолитами. Наибольшей обменной емкостью обладает система Al(OH)₃-La(OH)₃, у которой количество способных к обмену протонов составляет около 9 ммоль/г в кислой и 6 ммоль/г в щелочной средах. Максимальные значения сорбционной емкости по отношению к фосфат-ионам составляют 522,5 мг/г (при pH ≈ 2.5) для системы Al(OH)₃-La(OH)₃ и 294,5 мг/г (при pH ≈ 9) для системы Al(OH)₃-Ce(OH)₄

Appraisal of Mixed Amorphous Manganese Oxide/Titanium Oxide Sorbents for the Removal of Strontium-90 from Solutions, with Special Reference to Savannah River Site and Chernobyl Radioactive Waste Simulants

Hydrous, amorphous manganese oxide/titanium oxide composites (AMTO) obtained via template synthesis using alkali metal ions as templates have been characterized. Their applicability in remediation technologies has been tested, specifically for 90 Sr removal from Savannah River Site high-level waste supernatants (SHLW) and Chernobyl 4th Block Shelter water (CSW) simulants. Sorption isotherms were used to establish the efficiency of the templating process, while the proton-exchange capacity of AMTO was determined to show that the solids were really protonated. Use of the 90 Sr isotope showed that there was little dependence of the distribution coefficients for AMTO on pH, and at pH < 7, i.e., in neutral and acidic media, AMTO had a much greater affinity for strontium than commercial sorbents. Tests with SHLW and CSW simulants revealed that AMTO is capable of removing more than 99% of 90 Sr from such wastes. Hence, it could be useful for solving decontamination problems